實驗項目5： 薄壁圓筒彎扭組合變形實驗

1、邵 陽 學 院 實 驗 報 告實驗項目5：薄壁圓筒彎扭組合變形實驗實驗日期 實驗地點 成 績院 系 班 級 指導老師同組成員 學生姓名 學生學號一、實驗內容和目的 1. 用電測法測定薄壁圓筒彎扭組合變形時平面應力狀態(tài)的主應力的大小及方向，并與理論值進行比較。 2. 進一步掌握電測法二、實驗設備及儀器（規(guī)格、型號） 1. FCL-I型材料力學多功能實驗裝置。 2. HD-16A靜態(tài)電阻應變儀。 3. 游標卡尺、鋼尺。三、實驗原理 薄壁圓筒受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的m點處于平面應力狀態(tài)（圖1）。在m點單元體上作用有由彎矩引起的正應力x,由扭矩引起的剪應力n，主應力是一對拉應力1和一

2、對壓應力3,單元體上的正應力x和剪應力n可按下式計算 式中 M 彎矩，M = PL Mn 扭矩，Mn = Pa Wz 抗彎截面模量，對空心圓筒： WT 抗扭截面模量，對空心圓筒： W由二向應力狀態(tài)分析可得到主應力及其方向31 Lx a m n B m A m n13 P 圖1 圓筒m點應力狀態(tài)本實驗裝置采用的是450直角應變花，在m、m點各貼一組應變花（如圖2所示），應變花上三個應變片的角分別為-450、00、450，該點主應力和主方向 45 y c(a) 0 b(b) m x m a(c) -45圖2 測點應變花布置圖四、實驗步驟1. 設計好本實驗所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測量試件尺寸、加力

3、臂長度和測點距力臂的距離，確定試件有關參數(shù)。見附表13. 將薄壁圓筒上的應變片按不同測試要求接到儀器上，組成測量電橋。調整好儀器，檢查整個測試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。主應力大小、方向測定：將m和m兩點的所有應變片按半橋單臂(1/4橋)、公共溫度補償法組成測量線路進行測量(見圖3)。4. 擬訂加載方案。先選取適當?shù)某踺d荷P0（一般取P0 =10Pmax左右），估算Pmax（該實驗載荷范圍Pmax700N），分46級加載。5根據(jù)加載方案，調整好實驗加載裝置。6加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點應變的初始讀數(shù)；然后分級等增量加載，每增加一級載荷，依次記錄各點電阻應變片的應變值，直到最終載荷。

4、實驗至少重復兩次。見附表2，附表37. 作完實驗后，卸掉載荷，關閉電源，整理好所用儀器設備，清理實驗現(xiàn)場，將所用儀器設備復原，實驗資料交指導教師檢查簽字。8 實驗裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動 圖3 半橋單臂（1/4橋）接法五、實驗記錄及數(shù)據(jù)處理表1. 試件相關數(shù)據(jù)圓筒的尺寸和有關參數(shù)計算長度 L = 240 mm彈性模量 E = 206 GPa外 徑 D = 40 mm泊 松 比 = 0.26內 徑 d = 31.8 mm電阻應變片靈敏系數(shù) K= 2.06扇臂長度 a = 248 mm表2. m和 m點三個方向線應變實驗數(shù)據(jù)載荷（N）P1002003004

5、00500P100100100100m點應變儀讀數(shù)45平均值0平均值-45平均值m點應變儀讀數(shù)45平均值0平均值-45平均值1m或m點實測值主應力及方向的計算： m或m理論值主應力及方向計算：2m點主應力及方向的實驗值與理論值比較比較內容理論值實驗值相對誤差/% m點1/MPa3/MPa0 /（） m點1/MPa3/MPa0 /（）六、試驗結果分析及討論1測量單一內力分量引起的應變，可以采用那幾種橋路接線法？ 可采用半橋單臂接法、半橋雙臂接法和全橋接法 半橋單臂（1/4橋）接法 半橋雙臂（1/2橋）接法 全橋接法 2主應力測量中，45直角應變花是否可沿任意方向粘貼？可以。從理論上講如果知道測得了三向應變花的三個值，由三點確定莫爾圓，任意方向的應變